高中化學 1.3.2 共價鍵課件 新人教版必修2.ppt

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成才之路 · 化學,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 必修2,物質結構 元素周期律,第一章,第三節(jié) 化學鍵,第一章,第2課時 共價鍵,第一章,原子怎樣形成分子？分子為什么可以穩(wěn)定存在？不同分子的性質差別為什么這么大？在化學鍵發(fā)展史中，曾出現過各種理論，經過近兩個世紀的努力，至今天逐漸形成現代的化學鍵理論。 19世紀初，化學家概括了大量的化學事實，提出并發(fā)展了經典結構理論，雖然解釋許多事實，但同時又對許多現象無法解釋。一百多年來各種學派的理論都受到歷史水平、認識水平的限制，但是在發(fā)展中不斷得到糾正和完善。,,進入20世紀后，隨著電子、放射性的發(fā)現和科技水平的迅速提高，玻爾在普朗克的量子論和盧瑟福的原子模型基礎上提出原子結構理論，為創(chuàng)立化學鍵的電子理論打下重要的基礎。1914年到1919年，路易斯等人創(chuàng)立和發(fā)展了電子理論。1927年，海特勒和倫敦用量子力學處理氫分子獲得成功，開創(chuàng)了現代的化學鍵理論。目前流行的化學鍵理論有電子配對理論(價鍵理論)、分子軌道理論以及配位場理論。價鍵理論認為，成鍵的電子只是價電子，而其他電子仍是在各自的原子周圍運動，是這種理論的核心。 要想對化學鍵有一個全面的認識，請讓我們一起走進教材，精彩的論述就在下面。,●學習目標 1．理解共價鍵的含義。 2．能用電子式表示共價化合物的形成過程。 3．認識化學鍵的含義，并從化學鍵的角度理解化學反應的實質。,●新知預習 1．共價鍵 (1)形成過程(以Cl2形成為例) 用電子式表示：______________________________。 (2)定義：原子間通過____________所形成的__________。 (3)成鍵粒子：__________。 (4)成鍵元素：同種或不同種__________元素化合時能形成共價鍵。,共用電子對,相互作用,原子,非金屬,(5)存在 ①非金屬元素的多原子單質，如_________________。 ②共價化合物，如________________________。 ③某些離子化合物，如____________________________。 (6)分類____________和____________。 2．共價化合物 以__________形成分子的化合物。如______、_____。,H2、O2、N2、O3,CO2、HCl、H2SO4、SiO2,NaOH、Na2O2、Na2CO3、NH4Cl,極性共價鍵,非性共價鍵,共用電子對,H2O,CO2,3．含有共價鍵分子的表示方法 (1)用電子式表示含共價鍵的粒子 單質 H2：__________、N2：__________。 化合物 H2O：__________、 CO2：______________、 CH4：____________。,(2)用電子式表示分子的形成過程 N2：____________________________。 CO2：__________________________________________。 (3)用結構式表示 形成共價鍵的每一對共用電子對用__________表示，并且略去未成鍵電子的式子。 例如：N2：_______、HCl：______、CO2：__________、 CH4：______________。,一短線,N≡N,H—Cl,O==C==O,4．化學鍵 (1)定義：使_______相結合或_______相結合的作用力。 (2)形成類別 ①原子間價電子的得失——__________鍵。 ②原子間價電子的共用——__________鍵。 (3)化學反應的本質 一個化學反應的過程，本質上就是_________________ _______________的過程。,離子,原子,離子,共價,舊化學鍵的斷裂和,新化學鍵的形成,●自主探究 1．HCl、NaCl的形成過程有什么不同？ 提示：,,由圖示可知兩種物質的形成過程不一樣。因為形成HCl的過程是雙方各提供一個電子形成共用電子對為兩個原子共用，從而使雙方均達到穩(wěn)定結構。而形成NaCl的過程為Na失去一個電子形成Na＋，Cl得一個電子形成Cl－，這樣形成穩(wěn)定的結構。之所以出現這種現象，是因為H、Cl都是得到一個電子就可以達到穩(wěn)定結構，所以二者形成共用電子對，而Na與Cl分別為活潑金屬元素與活潑非金屬元素，金屬元素易失電子而非金屬元素易得電子，所以有電子的得失。,2．是不是所有的物質中都含有化學鍵？ 提示：不一定，稀有氣體元素的原子已達2個電子或8個電子穩(wěn)定結構，故稀有氣體的單質內無化學鍵。,共價鍵、共價化合物,●思維導圖,,1．HCl分子的形成 NaCl是鈉離子和氯離子通過靜電作用形成的，那么HCl中氫原子和氯原子之間是通過什么樣的方式結合在一起的呢？,●教材點撥,2．共價鍵,,溫馨提示：①共價鍵的成鍵元素一般為非金屬元素與非金屬元素，但某些金屬元素與非金屬元素之間也可形成共價鍵，如AlCl3中含有的就是共價鍵。 ②共價鍵既可以存在于非金屬單質中，又可以存在于化合物中，如H2O、NH4Cl、NaOH等。,3．共價化合物——原子間以共用電子對結合形成的化合物,,溫馨提示：用電子式表示化合物時，一要搞清成鍵原子間形成的是離子鍵還是共價鍵；二是不要混淆“用電子式表示物質”和“用電子式表示物質的形成過程”，前者只要求寫物質的電子式，后者要表示出過程。,4．離子鍵與共價鍵的比較,5.化學鍵和化合物關系的“三個一定”和“三個可能” (1)“三個一定”。 ①離子化合物中一定含離子鍵。 ②含離子鍵的一定是離子化合物。 ③共價化合物中一定不含離子鍵。 (2)“三個可能”。 ①離子化合物中可能含有共價鍵，如NaOH。 ②金屬與非金屬形成的化合物可能是共價化合物，如AlCl3。 ③完全由非金屬形成的化合物可能是離子化合物，如NH4Cl。,6．離子化合物與共價化合物的比較,7.離子化合物和共價化合物的判斷方法： ①根據構成化合物的微粒間是以離子鍵還是以共價鍵結合來判斷。一般說來，活潑的金屬原子和活潑的非金屬原子間形成的多是離子鍵，同種或不同種非金屬原子間形成的多是共價鍵。 ②根據化合物的類型來判斷。大多數堿性氧化物、強堿和鹽都屬于離子化合物；非金屬氫化物、非金屬氧化物、含氧酸都屬于共價化合物。 ③根據化合物的性質來判斷。熔、沸點較高的化合物(SiO2、SiC等除外)是離子化合物。熔融狀態(tài)下不導電的化合物是共價化合物，熔融狀態(tài)下能導電的化合物是離子化合物。,8．極性鍵與非極性鍵 (1)定義 ①非極性鍵：在H2、N2、Cl2這樣的單質分子中，由同種原子形成共價鍵，兩個原子吸引電子的能力相同。共用電子對不偏向任何一個原子，成鍵的原子因此而不顯電性，這樣的共價鍵叫做非極性共價鍵，簡稱非極性鍵。 ②極性鍵：化合物分子中，不同種原子形成共價鍵時，因為原子吸引電子的能力不同，共用電子對偏向吸引電子能力強的一方，這樣共用電子對偏移的共價鍵叫做極性共價鍵，簡稱極性鍵。,(2)兩者比較,9.化學鍵 (1)定義：使離子相結合或原子相結合的作用力統(tǒng)稱為化學鍵。準確地說，即“相鄰的兩個或多個原子(或離子)之間強烈的相互作用”，稱為化學鍵。 (2),,(3)化學鍵與物質的性質 NaCl、CaBr2、Na2O、CaO、K2S、MgS、K2SO4等離子化合物都是由離子組成的，陰、陽離子之間的化學鍵是離子鍵，離子鍵的強度比較大，要破壞它需要較多的能量。因此，離子化合物具有較高的熔點、沸點和硬度。N2分子內的原子之間存在著很強的共價鍵，很難被破壞，所以在通常狀況下氮氣的化學性質很穩(wěn)定。 10．化學反應的實質：舊鍵的斷裂和新鍵的形成 物質微粒能夠聚集在一起主要是靠化學鍵，但要注意只有舊鍵的斷裂而無新鍵的形成并非化學反應，如HCl溶于水和NaCl的熔化都不是化學變化。,(2014·孝感市七校高一期中)下列說法正確的是( ) A．含有共價鍵的化合物一定是共價化合物 B．分子中只有共價鍵的化合物一定是共價化合物 C．由共價鍵形成的一定是共價化合物分子 D．只有非金屬原子間才能形成共價鍵,●典例透析,【解析】 A項錯誤，含有共價鍵的化合物不一定是共價化合物，也可能是離子化合物，如NaOH等；由共價鍵形成的物質包括單質(如H2等)、共價化合物(如HCl等)，所以B項正確，C項錯誤；不是只有非金屬原子間才能形成共價鍵，氯化鋁也是共價化合物，氯化鋁中也含有共價鍵，D項錯誤。 【答案】 B,1．(2014·經典習題選萃)下列關于化學鍵的說法，正確的是( ) A．構成單質分子的粒子一定含有共價鍵 B．由非金屬元素組成的化合物不一定是共價化合物 C．非極性鍵只存在于雙原子單質分子里 D．不同元素組成的多原子分子里的化學鍵一定是極性鍵,●變式訓練,解析：稀有氣體元素構成的單質是單原子分子，不含共價鍵，故A項不正確；NH4Cl、NH4HCO3等都是由非金屬元素組成的離子化合物，故B正確；Na2O2、H2O2等物質中O—O鍵是非極性鍵，所以C錯誤；H2O2分子里的O—O鍵是非極性鍵，所以D不對。 答案：B 點撥：解此類判斷型選擇題，關鍵是要掌握一定的正例和反例。對實例了解越充分，對概念理解就越透徹，解題速度也就越快。,分子間作用力和氫鍵,●思維導圖,,,1．分子間作用力——范德華力 定義：把分子聚集在一起的作用力叫做分子間作用力，又稱范德華力。 (1)分子間作用力比化學鍵弱得多，它主要影響物質的熔點、沸點、溶解性等物理性質，而化學鍵主要影響物質的化學性質。,●教材點撥,(2)在離子化合物中只存在化學鍵，不存在分子間作用力，分子間作用力只存在于由共價鍵形成的多數共價化合物和絕大多數非金屬單質分子之間，及稀有氣體分子之間。像二氧化硅、金剛石等由共價鍵形成的物質的微粒之間不存在分子間作用力。 (3)分子間作用力的范圍很小，只有分子充分接近時才有相互間的作用力。 (4)一般說來，對于組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，分子間作用力越大，物質的熔點、沸點也越高。如鹵素單質及四鹵化碳的熔點、沸點的變化規(guī)律如下圖。,當液體汽化時要克服分子間的引力，當固體熔化為液體時也要克服分子間的引力，所以分子間的作用力是決定物質的熔點、沸點、汽化熱、溶解度等性質的主要因素。,2．氫鍵——較強的分子間作用力 (1)右圖為ⅣA族、ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族元素各氣態(tài)氫化物的沸點變化關系圖，用線段分別連接表示同一主族元素相應氣態(tài)氫化物的沸點關系的黑點，由此判斷：ⅣA族氣態(tài)氫化物的沸點隨相對分子質量的遞增而遞增，ⅤA、ⅥA、ⅦA各族中的氣態(tài)氫化物相對分子質量從上往下逐漸增大，但第二周期的三種元素的氫化物的沸點特別的高，,,,與“對于組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，分子間作用力越大”相矛盾。 (2)原因：在NH3、H2O、HF分子中，存在著一種比分子間作用力稍強的相互作用，使它們只能在較高的溫度下才能汽化，這種相互作用叫做氫鍵。氫鍵不是化學鍵，氫鍵比化學鍵弱，但比分子間作用力強。,(3)應用：①氫鍵的存在會使物質的熔點和沸點升高。氫鍵在生命現象中也起著重要的作用，如DNA的結構和生理活性都與氫鍵的作用有關。 ②水分子間的氫鍵：水在氣態(tài)時，以單個水分子存在；水在液態(tài)時，還含有幾個水分子通過氫鍵結合而成的(H2O)n。(見右圖)；水在固態(tài)時，水分子間以氫鍵結合成排列規(guī)則的晶體。由于冰的結構中有空隙，造成體積膨脹、密度減小，低于液態(tài)水的密度，所以冰會浮在水面上，地球上才有生命。,,溫馨提示：①氫鍵不是化學鍵，通常把氫鍵看作是一種較強的分子間作用力。氫鍵比化學鍵弱得多，比分子間作用力稍強。 ②分子間形成的氫鍵會使物質的熔點和沸點升高，這是因為固體熔化或液體汽化時必須破壞分子間的氫鍵，從而需要消耗更多的能量。 ③分子間形成氫鍵對物質的水溶性、硬度等也有影響，如NH3極易溶于水，主要是氨分子與水分子之間易形成氫鍵。,④通常N、O、F這三種元素的氫化物易形成氫鍵。常見易形成氫鍵的化合物有：H2O、HF、NH3、CH3OH等。 ⑤氫鍵的表示方法，氫鍵用“X…H”表示。如水分子間的氫鍵(上圖)由于氫鍵的存在，液態(tài)水或固態(tài)水常用(H2O)n表示。,3．化學鍵、分子間作用力和氫鍵的比較,(2014·經典習題選萃)關于氫鍵，下列說法不正確的是( ) A．HF的沸點比HCl的沸點高，是由于HF分子間存在氫鍵 B．水在結冰時體積膨脹，是由于水分子之間存在氫鍵 C．NH3的穩(wěn)定性很強，是因為其分子間能形成氫鍵 D．在氨水中，水分子和氨分子之間也存在氫鍵,●典例透析,【解析】 本題側重考查對氫鍵的理解。氫鍵是某些氫化物(如NH3、H2O、HF)分子間存在的比分子間作用力稍強的作用力。它的存在使氫化物的熔點和沸點相對較高，因此，HF的沸點比HCl的沸點高是由于HF分子間存在氫鍵所致。水在結冰時由于水分子間存在氫鍵，從而形成相對疏松的晶體，在結構上有許多空隙，造成體積膨脹。氨分子和水分子之間主要是以氫鍵結合的。故A、B、D選項正確。NH3的穩(wěn)定性取決于N—H鍵的牢固程度，而不是氫鍵。 【答案】 C,【點撥】 氫鍵的形成條件：一個分子中有形成共價鍵的氫原子(如H2O中的H，NH3中的H，HF中的H)，另一個分子中有吸引電子能力(電負性)很強的原子(如H2O中的O，NH3中的N，HF中的F)。 氫鍵的存在：不僅存在于分子間，還存在于分子內。 氫鍵的表示方法： X—H…Y—H(X、Y可相同或不同，一般為O、N、F)(虛線部分表示氫鍵)。 氫鍵比化學鍵弱得多，但比分子間作用力稍強；氫鍵的存在影響物質的熔點、沸點及溶解度。,2．(2014·經典習題選萃)下列事實與氫鍵有關的是( ) A．水加熱到很高的溫度都難以分解 B．水結成冰體積膨脹，密度減小 C．CH4、SiH4、SnH4沸點隨相對分子質量增大而升高 D．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱 答案：B 點撥：水的熱穩(wěn)定性強與水分子中H—O鍵的鍵能有關，水結冰時體積膨脹，密度減小這是水分子間締合的緣故，與氫鍵有關。RH4的沸點升高是因為它們的分子間作用力增強的緣故；HX的熱穩(wěn)定性減弱是因為鹵素的非金屬性減弱的緣故。,●變式訓練,1．(2014·四川新津中學高一月考)下列各組中每種物質都既有離子鍵又有共價鍵的一組是( ) A．NaOH、H2SO4、(NH4)2SO4 B．MgO、Na2SO4、HNO3 C．Na2O2、KOH、Na3PO4 D．HCl、Fe2O3、MgCl2 答案：C 點撥：H2SO4中只有共價鍵，A項不正確；MgO只含離子鍵，HNO3只含共價鍵，B項不正確；HCl只含共價鍵，MgCl2只含離子鍵，D項不正確。,2．(2014·臨沂一中高一期中)下列變化中共價鍵被破壞的是( ) A．干冰(CO2)升華 B．氯化鈉的熔化 C．氯化氫的溶解 D．水的汽化 答案：C 點撥：干冰升華、水的汽化只是分子間距離的變化，破壞的是分子間作用力，A、D兩項不正確；氯化鈉熔化時形成自由移動的Na＋和Cl－，破壞的是離子鍵，B項不正確；氯化氫中存在H—Cl共價鍵，HCl溶于水時形成自由移動的H＋和Cl－，H—Cl共價鍵被破壞了，C項正確。,3．(2014·嘉祥一中高一5月質檢)某元素的原子最外層只有一個電子，它跟鹵族元素結合時形成的化學鍵( ) A．一定是共價鍵 B．一定是離子鍵 C．可能是共價鍵，也可能是離子鍵 D．上述說法都不正確 答案：C 點撥：該元素可能為H，也可能為Na，H與鹵族元素結合時形成共價鍵，Na與鹵族元素結合時形成離子鍵，C項正確。,4．(2014·安陽一中高一下學期二次考試)下列分子內部都存在著極性共價鍵的一組物質是( ) A．H2S、NH3、SO3 B．CO2、NH4Cl、Na2O2 C．N2、CS2、NO D．CaO、H2O2、CH4 答案：A,點撥：形成共價鍵的原子雙方不是同種元素的原子，共用電子對發(fā)生偏移，這樣的共價鍵就是極性共價鍵；成鍵原子雙方一樣，電子對不偏向任何一方，這樣的共價鍵就是非極性共價鍵。Na2O2、N2中的共價鍵都是非極性共價鍵，B、C兩項不正確；CaO只存在離子鍵，沒有極性共價鍵，D項不正確。,5．(2014·西安一中高一第一次考試)下列敘述正確的是( ) A．離子鍵只存在于金屬陽離子與酸根陰離子之間 B．兩種非金屬元素形成AB型化合物，它一定含共價鍵 C．物質中化學鍵破壞了，一定發(fā)生化學變化 D．化學鍵類型一定由元素類別決定 答案：B,6．(2014·宜春市上高中學高一月考)在氫、氮、氯和鈉四種元素中： (1)有2種元素組成的共價化合物的水溶液顯酸性，這種化合物的電子式是____________________； (2)有2種元素可形成離子化合物，用子電式表示其形成過程：______________________； (3)在它們可能形成的雙原子分子的單質中，化學性質最穩(wěn)定的是：__________________________。(寫化學式),以第一組為例，Li和Mg位于相鄰的兩個主族(ⅠA和ⅡA)的對角線上，可推知Li在O2中燃燒生成Li2O，而不生成過氧化物；LiOH難溶于水[與Mg(OH)2相似]，受熱能分解生成Li2O和H2O；Li2CO3難溶于水，受熱也能分解生成Li2O和CO2(與MgCO3相似)。,3．序差規(guī)律 (1)同主族上下相鄰元素的原子序數的差值 ⅠA、ⅡA族與上一周期元素種類數相同；ⅢA～0族與下一同期的元素種類數相同。例如：Na的原子序數為11，而第3周期元素種類數是8，所以K的原子序數為11＋8＝19；Cl的原子序數為17，Br所在第4周期元素種類數為18，故Br的原子序數為17＋18＝35。 (2)同周期的ⅡA、ⅢA族元素的原子序數分別為m、n(設n＞m)，則在第2、3周期時n＝m＋1，在第4、5周期時，n＝m＋11，在第6、7周期時n＝m＋25。,4．元素屬性規(guī)律 設某元素最外層電子數為n，電子層數為m。對于主族元素； n/m＞1時，為非金屬元素(H除外)，顯非金屬性； n/m＝1時，元素既有一定的金屬性，又有一定的非金屬性； n/m＜1時，為金屬元素，顯金屬性。,由此可知： (1)第n周期必有n種主族金屬元素，(7－n)種非金屬元素(不包括稀有氣體元素)。如第4周期有4種主族金屬元素，3種非金屬元素；第7周期無非金屬元素。 (2)第n周期的最后一種金屬元素必處在第n主族(n＞1)。如第3周期最后一種金屬元素Al處于第ⅢA族。,2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 6．兩性規(guī)律 周期數等于主族族序數的元素具有兩性。原因是：凡是周期數等于主族族序數的元素都處在金屬與非金屬的分界線附近，既具有一定的金屬性也具有一定的非金屬性。其單質既能與酸反應，也能與堿反應；其氧化物為兩性氧化物；其氧化物對應水化物為兩性氫氧化物。,應用：推斷元素及其化合物的性質。如： Be＋2HCl===BeCl2＋H2↑ Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑ BeO＋2HCl===BeCl2＋H2O BeO＋2NaOH===Na2BeO2＋H2O Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O,7．三角形規(guī)律 所謂三角形，即A、B處于同周期，A、C處于同主族的位置，如右圖所示。 應用：處于A、B、C位置上的元素，可排列出其原子結構、性質等方面的規(guī)律。,,,例如：原子序數C＞B＞A；原子半徑C＞A＞B。 A、B、C若為非金屬元素，則非金屬性B＞A＞C；單質的氧化性B＞A＞C；陰離子的還原性C(8－n)－＞A(8－n)－＞B(7－n)－，[設A為nA族，則B為(n＋1)A族，下同]；氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性H7－nB＞H8－nA＞H8－nC。 A、B、C若為金屬，則其金屬性C＞A＞B；單質的還原性C＞A＞B；陽離子的氧化性B(n＋1)＋＞An＋＞Cn＋；最高價氧化物對應的水化物的堿性C(OH)n＞A(OH)n＞B(OH)n＋1。,